Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2024-33427
Description de l'unité
Au sein du DM2S, le Service de Thermohydraulique et de la Mécanique des Fluides (STMF) :
- conçoit, développe et qualifie les logiciels de simulation de thermohydraulique et de mécanique des fluides pour les réacteurs et installations nucléaires ;
- conçoit et réalise des programmes expérimentaux en support à la compréhension des phénomènes et à la validation des modèles physiques implantés dans les logiciels ;
- réalise les études et expertises qui lui sont confiées pour des applications nucléaires et quelques- unes hors nucléaire dans le domaine énergétique.
Le LMES, laboratoire met au point des modélisations physiques et des applications logicielles nécessaires pour la simulation à l'échelle système de la mécanique des fluides, principalement pour les besoins concernant les réacteurs nucléaires. Plus précisément, il porte le code CATHARE (CATHARE-2 et CATHARE-3) depuis plus de 40 ans en proposant des modélisations physiques adaptées pour représenter les écoulements en réacteur en situation incidentelles et accidentelles. Applicable aux principales filières (eau, sodium, gaz…), son utilisation en support aux études de sûreté des réacteurs requiert des actions de Vérification, Validation et Quantification des Incertitudes multiples et étendues.
Description du poste
Domaine
Thermohydraulique et mécanique des fluides
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Calculs de pré-dimensionnement d'une installation expérimentale de descente annulaire avec CATHARE3 H/F
Sujet de stage
Il s'agira tout d'abord de s'approprier et compléter l'étude bibliographique du laboratoire sur le bilan des expériences existantes ou passées représentatives du downcomer.
Ce bilan sera confronté aux besoins d'amélioration des modèles de fermeture du code CATHARE 3.
Les différents concepts de boucle expérimentale qui émergeront seront alors modélisés avec le code CATHARE 3 afin de s'assurer de la représentativité des phénomènes physiques par rapport aux échelles réelles. L'identification des régimes diphasiques atteignables et des plages de nombres sans dimension couvertes par les différents concepts sera la clé.
La difficulté principale consiste à dégager un concept qui permette de reproduire les conditions physiques des différentes situations accidentelles tout en conservant un caractère raisonnable et pragmatique (taille de la boucle finale, coût, contraintes d'exploitation…). Des échanges avec le laboratoire expérimental du STMF sont à prévoir pour appréhender ces contraintes.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Contexte :
Ce stage s’inscrit dans le contexte des études thermohydrauliques de sûreté réalisées pour les réacteurs nucléaires électrogènes. Ces dernières s’appuient sur des études probabilistes de sûreté basées sur des codes de simulation à l’échelle système, qui reposent eux-mêmes sur l’utilisation de nombreuses corrélations pour modéliser les phénomènes physiques.
Le code de calcul qui nous intéresse ici est le code CATHARE 3, développé au STMF (voir https://cathare.cea.fr). Dans une démarche d’amélioration continue des outils de calcul, le CEA cherche en permanence à améliorer la précision de ces corrélations, aussi appelées modèles de fermeture. Pour les développer / affiner, des données de validation expérimentales sont nécessaires. Il faut donc disposer d’installations expérimentales permettant de reproduire les phénomènes physiques qui peuvent se produire dans les réacteurs en situation accidentelle. Il existe de nombreux scenarii étudiés, dont en premier lieu les Accidents de Perte de Refroidissement Primaire (APRP) dans les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP).
Dans ce contexte, on réfléchit à une nouvelle expérience permettant de mieux observer et quantifier les phénomènes physiques de la descente annulaire (downcomer) des cuves de réacteur REP. Dans ce composant en particulier, de nombreux régimes d’écoulement diphasiques peuvent co-exister et il est souvent difficile de les prédire par la simulation (voir Fig. 1).
Les problématiques liées au dimensionnement d’une telle installation sont nombreuses :
- Choix d’une échelle
- Faisabilité / coût
- Représentativité vis-à-vis des phénomènes réels
- Pertinence de l’installation pour plusieurs types d’accidents / de physique transitoire
- Accessibilité pour les instruments de mesure
- Capacité à dissocier les contributions des phénomènes physiques élémentaires
C’est pourquoi la conception nécessite généralement de nombreuses itérations, et s’appuie sur des simulations afin de bien identifier les avantages et les limites de chaque choix dimensionnant.
Objectifs :
L’étudiant devra donc réaliser des simulations CATHARE 3 des différents concepts de section d’essai, en réaliser l’analyse, et ses travaux serviront de support aux futures décisions concernant la réalisation de cette installation.
Un fort goût pour la recherche appliquée est attendu chez les candidat.e.s
Moyens / Méthodes / Logiciels
CATHARE 3
Profil du candidat
Etudiant en Master-2 ou 3ème année d’école d’ingénieur ayant un goût prononcé pour la thermo-hydraulique et la recherche appliquée. Compétences en mécanique des fluides, écoulements diphasiques, modélisation, système linux, notions de programmation.
La connaissance des technologies des réacteurs à eau pressurisée serait un plus.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Saclay
Critères candidat
Langues
- Français (Courant)
- Anglais (Intermédiaire)
Diplôme préparé
Bac+5 - Master 2
Formation recommandée
Master 2 Génie Atomique / Mécanique des Fluides / Ecole d'ingénieur
Possibilité de poursuite en thèse
Non
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